Автомобиль аэродинамикасы дегеніміз не?

Аңызға айналған автокөлік модельдерінің тарихи фотосуреттерін қарап, кез-келген адам біздің күндеріміз жақындаған сайын көлік құралының бұрышы азайып бара жатқанын бірден байқайды.

Бұл аэродинамикамен байланысты. Осы эффекттің ерекшелігі неде, аэродинамикалық заңдылықтарды ескеру не үшін маңызды екенін, сондай-ақ қандай автомобильдердің оңтайландыру коэффициенті бар, ал қайсысы жақсы екенін қарастырайық.

Автокөлік аэродинамикасы дегеніміз не

Қаншалықты таңқаларлық болғанымен, автомобиль жол бойымен неғұрлым тез қозғалса, соғұрлым ол жерден түсіп кетуге бейім болады. Себебі, көлік соқтығысатын ауа ағыны автомобиль корпусымен екі бөлікке бөлінеді. Бірі төменгі және жол жамылғысының арасында жүреді, ал екіншісі шатырдың үстімен өтіп, машинаның контурын айналып өтеді.

Егер сіз автомобильдің шанағына бүйірден қарасаңыз, онда ол қашықтықтан ұшақтың қанатына ұқсайды. Ұшақтың бұл элементінің ерекшелігі - иілудің үстіндегі ауа ағыны бөлшектің түзу бөлігінің астына қарағанда көбірек жолды өтеді. Осыған байланысты вакуум немесе вакуум қанаттың үстінде жасалады. Жылдамдықтың жоғарылауымен бұл күш денені көбірек көтереді.

Осындай көтеру әсері автомобиль үшін де жасалады. Жоғарғы ағын капот, шатыр және магистраль айналасында, ал төменгі ағыс төменгі жағынан айналады. Қосымша қарсылықты тудыратын тағы бір элемент - бұл тікке жақын дене бөліктері (радиатор торы немесе алдыңғы әйнек).

Тасымалдау жылдамдығы көтеру әсеріне тікелей әсер етеді. Сонымен қатар, тік панельдерден тұратын дене пішіні қосымша турбуленттілікті тудырады, бұл көліктің тартылуын азайтады. Осы себепті бұрыштық формалары бар көптеген классикалық автомобильдердің иелері баптау кезінде міндетті түрде спойлерді және автомобильге түсу күшін арттыруға мүмкіндік беретін басқа элементтерді бекітеді.

Неге бұл қажет?

Страндлинг ауаның ағза бойымен қажетсіз құйындыларсыз жылдам өтуіне мүмкіндік береді. Машинаға ауа қарсылығының жоғарылауы кедергі болған кезде, қозғалтқыш машинаға қосымша жүк алып бара жатқандай, отынды көбірек пайдаланады. Бұл автомобильдің үнемділігіне ғана емес, қоршаған ортаға шығатын түтік арқылы қаншалықты зиянды заттардың бөлінуіне әсер етеді.

Жетілдірілген аэродинамикасы бар автомобильдерді жобалау кезінде жетекші автомобиль өндірушілерінің инженерлері келесі көрсеткіштерді есептейді:

• Қозғалтқыш тиісті табиғи салқындату үшін қозғалтқыш бөлігіне қанша ауа енуі керек;
• Автомобиль салоны үшін, сондай-ақ ол қайда шығарылатындығы үшін дененің қай бөліктерінде таза ауа қабылданады;
• Автокөлікте ауаның аз болуы үшін не істеуге болады;
• Көтеру күші әр оське көлік құралының дене пішінінің сипаттамаларына сәйкес бөлінуі керек.

Осы факторлардың барлығы машинаның жаңа модельдерін жасау кезінде ескеріледі. Егер бұрын дене элементтері күрт өзгеруі мүмкін болса, бүгінгі күні ғалымдар фронтальды көтерілудің төмендетілген коэффициентін қамтамасыз ететін ең мінсіз формаларын жасап шығарды. Осы себепті соңғы буынның көптеген модельдері сыртқы жағынан тек алдыңғы буынмен салыстырғанда диффузорлар немесе қанат формаларының шамалы өзгеруімен ерекшеленуі мүмкін.

Жол тұрақтылығымен қатар, аэродинамика дене мүшелерінің аз ластануына ықпал етуі мүмкін. Сонымен, фронтальды желмен соқтығысқан кезде тігінен орналасқан фаралар, бампер мен әйнек ұсақталған жәндіктерден тезірек ластайды.

Лифтінің жағымсыз әсерін азайту үшін автомобиль өндірушілер азайтуға бағытталған тазарту максималды рұқсат етілген мәнге дейін. Алайда, фронтальды әсер машинаның тұрақтылығына әсер ететін жалғыз теріс күш емес. Инженерлер әрдайым фронтальды және бүйірлік оңтайландыру арасындағы «теңгерімді» сақтайды. Әр аймақта идеалды параметрге жету мүмкін емес, сондықтан дененің жаңа түрін жасаған кезде мамандар әрқашан белгілі бір ымыраға келеді.

Негізгі аэродинамикалық фактілер

Бұл қарсылық қайдан пайда болады? Барлығы өте қарапайым. Біздің планетамыздың айналасында газ қосылыстарынан тұратын атмосфера бар. Орташа алғанда, атмосфераның қатты қабаттарының тығыздығы (жерден құстың көзқарасына дейінгі кеңістік) шамамен 1,2 кг / шаршы метрді құрайды. Нысан қозғалыста болған кезде ол ауаны құрайтын газ молекулаларымен соқтығысады. Жылдамдық неғұрлым жоғары болса, соғұрлым бұл элементтер объектіге соғұрлым көп соғылады. Осы себептен ғарыш кемесі жер атмосферасына енген кезде үйкелістен қатты қыза бастайды.

Модельдің жаңа дизайнын жасаушылар ең бірінші кезек күттірмеуді азайтуға тырысады. Егер көлік құралы 4 км / сағ-тан 60 км / сағ дейін жылдамдатылса, бұл параметр 120 есеге артады. Мұның қаншалықты маңызды екенін түсіну үшін кішігірім мысалды қарастырыңыз.

Тасымалдаудың салмағы - 2 мың кг. Көлік 36 км / сағ дейін жылдамдайды. Сонымен бірге бұл күшті жеңу үшін 600 ватт қуат қана жұмсалады. Қалғандарының барлығы үдеткішке жұмсалады. Бірақ қазірдің өзінде 108 км / сағ жылдамдықпен. 16 кВт қуат қазірдің өзінде фронтальды қарсылықты жеңу үшін қолданылады. 250 км / сағ жылдамдықпен жүру кезінде. машина қазірдің өзінде күш күшіне 180 ат күшін жұмсайды. Егер жүргізуші жылдамдықты жоғарылататын қуаттан басқа, машинаны одан да көп, сағатына 300 шақырымға дейін жылдамдатқысы келсе, моторға алдыңғы ауа ағынымен күресу үшін 310 жылқы жұмсау керек болады. Сондықтан спорттық автомобильге осындай қуатты қуат қондырғысы қажет.

Ең ұтымды, бірақ сонымен бірге ыңғайлы көлікті дамыту үшін инженерлер Cx коэффициентін есептейді. Модельді сипаттаудағы бұл дене пішіні үшін ең маңызды болып табылады. Бұл аймақта судың тамшысы өте жақсы мөлшерге ие. Оның 0,04 коэффициенті бар. Автокөлік өндірушілерінің ешқайсысы оның жаңа автомобиль моделінің мұндай түпнұсқа дизайнымен келісе алмайды, дегенмен бұл дизайнда бұған дейін нұсқалар болған.

Желге төзімділікті төмендетудің екі әдісі бар:

1. Дененің пішінін ауа ағыны автомобильдің айналасында мүмкіндігінше ағып тұратындай етіп өзгертіңіз;
2. Көлікті тар етіңіз.

Машина қозғалған кезде оған тік күш әсер етеді. Ол тартылуға оң әсер ететін төмен қысымды әсер етуі мүмкін. Егер сіз автомобильге қысымды арттырмасаңыз, онда пайда болатын құйын көліктің жерден бөлінуін қамтамасыз етеді (әр өндіруші бұл әсерді мүмкіндігінше жоюға тырысады).

Екінші жағынан, машина жүріп бара жатқанда оған үшінші күш - бүйірлік күш әсер етеді. Бұл аймақ тіпті аз бақыланады, өйткені оған көптеген айнымалы шамалар әсер етеді, мысалы, түзу сызықпен немесе бұрылыспен жүру кезінде көлденең жел. Бұл фактордың күшін болжау мүмкін емес, сондықтан инженерлер оны тәуекел етпейді және ені бар жағдайларды жасайды, бұл Cx қатынасында белгілі бір ымыраға келуге мүмкіндік береді.

Тік, фронтальды және бүйірлік күштердің параметрлерін ескеру дәрежесін анықтау үшін жетекші көлік құралдары аэродинамикалық сынақтар жүргізетін мамандандырылған зертханалар құруда. Материалдық мүмкіндіктерге байланысты бұл зертхана желдің туннелін қамтуы мүмкін, онда көлікті оңтайландыру тиімділігі үлкен ауа ағыны кезінде тексеріледі.

Ең дұрысы, жаңа автомобиль модельдерінің өндірушілері өз өнімдерін 0,18 коэффициентіне жеткізуге тырысады (бүгінде бұл өте қолайлы), немесе одан асып түседі. Бірақ екіншісінде әлі ешкім жетістікке жете алмады, өйткені машинада әрекет ететін басқа күштерді жою мүмкін емес.

Қысу және көтеру күші

Көлікті басқаруға әсер ететін тағы бір нюанс. Кейбір жағдайларда сүйреуді азайтуға болмайды. Бұған мысал ретінде F1 автомобильдерін келтіруге болады. Олардың корпусы өте ыңғайлы болғанымен, дөңгелектері ашық. Бұл аймақ өндірушілер үшін ең үлкен проблемаларды тудырады. Мұндай тасымалдау үшін Cx 1,0-ден 0,75-ке дейін болады.

Егер бұл жағдайда артқы құйынды жою мүмкін болмаса, онда ағынды жолмен тарту күшін арттыру үшін пайдалануға болады. Ол үшін корпуста қосымша күштер жасайтын қосымша бөлшектер орнатылады. Мысалы, алдыңғы бампер спойлермен жабдықталған, оны жерден көтеруге мүмкіндік бермейді, бұл спорттық автомобиль үшін өте маңызды. Осындай қанат автомобильдің артқы жағына бекітілген.

Алдыңғы қанат ағынды автомобильдің астына емес, дененің жоғарғы бөлігіне бағыттайды. Осыған байланысты, көліктің мұрны әрқашан жолға бағытталған. Төменнен вакуум пайда болады, ал машина жолға жабысып қалатын көрінеді. Артқы спойлер автомобильдің артында құйынның пайда болуына жол бермейді - оның бөлігі көлік құралының артындағы вакуумдық аймаққа сорыла бастағанға дейін ағынды бұзады.

Кішкентай элементтер сүйреудің азаюына әсер етеді. Мысалы, заманауи автомобильдердің барлығының капотының шеті сүрткіштің жүздерін жауып тұрады. Автокөліктің алдыңғы жағы көбіне келе жатқан ағынмен кездесетіндіктен, тіпті ауа қабылдағыш дефлекторлары сияқты кішкентай элементтерге де назар аударылады.

Спорттық жиынтықтарды орнатқан кезде, қосымша күштің күші автомобильді жолда сенімді етеді, бірақ сонымен бірге бағытталған ағынның күші арта түсетінін ескеру қажет. Осыған байланысты мұндай тасымалдаудың шыңы аэродинамикалық элементтерсізге қарағанда төмен болады. Тағы бір жағымсыз әсер - машинаның ашуланшақ болуы. Рас, спорт корпусының жиынтығының әсері сағатына 120 шақырым жылдамдықта болады, сондықтан көп жағдайда жалпыға ортақ пайдаланылатын жолдарда осындай бөлшектер болады.

Аэродинамикалық кедергісі нашар модельдер:

Sh 0,7 - Caterham 7

Cx 0,6 - UAZ (469, Hunter)

Cx 0,58 - Джип Вранглер (TJ)

Cx 0,57 - Омар (H2)

Cx 0,56 - ВАЗ «классикалық» (01, 03, 05, 06, 07)

Салмағы 0,54-Mercedes-Benz (G-сынып)

Cx 0,53 - ВАЗ 2121

Жақсы аэродинамикалық кедергісі бар модельдер:

Sh 0,18 - VW XL1

Cx 0,19 - GM EV1

Cx 0,21 - Tesla (Model3)

Cx 0,23 - Audi A4

Cx 0,23 - Mercedes-Benz CLA

Cx 0,23 - Mercedes-Benz (S 300h)

Cx 0,24 - Tesla Model S

Cx 0,24 - Tesla (модель X)

Cx 0,24 - Hyundai Sonata

Cx 0,24 - Toyota Prius

Cx 0,24 - Mercedes-Benz C класы

Cx 0,25 - Audi A2

Cx 0,25 - Альфа Ромео (Джулия)

Cx 0,25 - Peugeot 508

Cx 0,25 - Honda Insight

Cx 0,26 - BMW (3 сериялы E90 артқы жағында)

Cx 0,26 - BMW i8

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (B)

Cx 0,26 - Mercedes-Benz (E-Class)

Cx 0,26 - Jaguar XE

Cx 0,26-Nissan GT-R

Cx 0,26 - Infiniti Q50

Сонымен қатар, автомобиль аэродинамикасы туралы қысқаша бейнені қараңыз:

Автокөлік аэродинамикасы, ол не? Аэродинамиканы қалай жақсартуға болады? Автокөліктен ұшақ қалай жасауға болмайды?